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選型方法在數(shù)字萬用表的應(yīng)用
2012-07-26
許多數(shù)字萬用表有不同的滿度量程,難以相互比較,例如有兩個(gè)不同的數(shù)字萬用表,都有電壓量程,旁邊都有乘10因數(shù),但是一個(gè)數(shù)字萬用表的起始量程是4V,另一個(gè)起始量程是1V。如用它們都測(cè)量1OV。一個(gè)用1V×1O=1OV來測(cè),另一個(gè)則需用4VX1O=40V來測(cè)。前者正好是用滿量程測(cè)10V,后者則用40V量測(cè)10V,1OV只是4OV滿度值25%。由于兩個(gè)數(shù)字多用表之間存在4個(gè)因數(shù),它們的滿度分辨率就不一樣了。但是在做10V測(cè)量時(shí)用的是它們的實(shí)際分辨率。這就是說,在4OV表的最低位上存在令人討厭的噪聲比用1OV表測(cè)1OV時(shí)的噪聲大4倍。對(duì)低價(jià)數(shù)字萬用表,總的準(zhǔn)確度沒有限定條件。就此事詢問過有關(guān)的廠家代表,他們說,測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度與使用技巧有很大關(guān)系,他們建議數(shù)字萬用表應(yīng)當(dāng)每年校準(zhǔn)一次。這雖是含糊其辭的回答,但用其建議的方式校準(zhǔn)數(shù)字萬用表增強(qiáng)了使用者對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的信心。
測(cè)量電阻是另外一件事,它的細(xì)節(jié)說明差別很大。大多數(shù)方法是電流集中流過被測(cè)電阻,測(cè)出其兩端之間的電壓降就可算出電阻值。如果出現(xiàn)在被測(cè)電阻上的開路電壓太高,就有問題了。Signamertrics公司CEOTee.Sheffer先生說過：“我在展覽會(huì)上見到過某些數(shù)字萬用表,在表演時(shí)加在被測(cè)電阻上的電壓大于10V,這個(gè)電壓成為一種源,能激起振蕩,造成很大的測(cè)量誤差。”有消息稱,加在被測(cè)電阻上的電壓必須是低伏特值。例如Fluke179型數(shù)字萬用表,所有電阻量程的開路電壓小于1.5V。在測(cè)量電阻時(shí)并非所有電流都流過被測(cè)電阻,總有一小部分被旁路過去,這樣會(huì)造成測(cè)量誤差。某些型號(hào)的數(shù)字多用表能消除掉這個(gè)誤差電壓,使歐姆讀數(shù)更準(zhǔn)確。也有許多種電阻,其本身就有與之相連的小電壓源。例如在測(cè)量電路中,不同金屬相接在不同溫度下會(huì)產(chǎn)生微伏級(jí)的誤差電壓。心電圖機(jī)(EKG)的電極貼在患者的皮膚上,由于皮膚自然存在著鹽份和濕氣,必然產(chǎn)生較大的誤差電壓。
所謂消除歐姆誤差電壓的做法是用兩次測(cè)量法,第一次用有電流源測(cè)電壓值,第二次關(guān)掉電流源后再測(cè)電阻上的誤差電壓。第一次電壓值減去第二次電壓值(誤差電壓),然后計(jì)算出被測(cè)電阻值。還有一種方法也能消除誤差電壓和由于連續(xù)測(cè)量被測(cè)電阻本身發(fā)熱造成的誤差電壓。方法是使電流源大小相等而極性相反地加到被測(cè)電阻上測(cè)兩次電阻值,不同于前述的開關(guān)電流源測(cè)量法。本方法保證兩次測(cè)量用的電流的大小是恒定的。如果兩次連續(xù)測(cè)量在幾個(gè)毫秒內(nèi)測(cè)完,環(huán)境溫度和電阻值仍然是恒定的。這種測(cè)法表明在計(jì)算電阻值時(shí)比簡(jiǎn)單的誤差電壓修正法包含的噪聲少50%。
測(cè)量電阻還有比兩線法更準(zhǔn)的方法,即4線法和6線法。兩線法是把連續(xù)被測(cè)電阻導(dǎo)線也接到數(shù)字多用表上,連接線的電阻也算在被測(cè)電阻值里,無法將它們分開。4線法或稱kelvin法測(cè)電阻,用一對(duì)導(dǎo)線接電流源,另一對(duì)線(感知線)把被測(cè)電阻上電壓降引人數(shù)字多用表進(jìn)行測(cè)量。由于流過感知線的電流很小,所以測(cè)量的電阻值更接近真實(shí)值。特別是測(cè)量低值電阻時(shí),連接導(dǎo)線的電阻值可與被測(cè)電阻值屬同一量級(jí),誤差很大。
若用4線法測(cè)低值電阻可排除引線電阻,使測(cè)量準(zhǔn)確性更好。在測(cè)大值電阻時(shí),無論怎樣都會(huì)有旁路電流存在,對(duì)被測(cè)電阻采用保護(hù)措施可以解決旁路電流造成的誤差。然而通常是用兩線測(cè)量大值電阻時(shí)才采用保護(hù)措施。.用數(shù)字多用表也能做6線測(cè)量電阻,4線法再加兩條保護(hù)線。6線法通常用來測(cè)量接在電阻網(wǎng)絡(luò)中的某一個(gè)電阻。網(wǎng)絡(luò)中的其它與被測(cè)電阻相接的電阻都接到保護(hù)端上。這樣便把被測(cè)電阻從中有效地隔離出來。被測(cè)電阻每端的端電壓和保護(hù)端上的電壓三者是由互相分開的電源產(chǎn)生的,這樣也可把感知線電阻造成的誤差排除了。就典型而論,高分辨率儀器具備6線測(cè)量功能。4線法通用于4位—5位的數(shù)字萬用表。這些測(cè)量方法都以腳注方式說明。如果沒有腳注說明只能采用兩線法測(cè)電阻。
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